光流体分选器制造技术

提供了将多个细胞运输通过流动腔室的方法，其中细胞初始固定在流动腔室的内表面上。所述方法包括：从流动腔室的内表面选择性释放细胞；并且使液体流动通过流动腔室使得释放的细胞随着液体运行，从而运输细胞通过流动腔室。可通过施加或去除捕集势将细胞固定在内表面上或从内表面选择性释放。所述捕集势可从电场梯度或光场梯度产生。或者，可使用光催化从表面选择性释放细胞。选择性释放使细胞能在下游被单独观察或分析，并且可基于从一个或多个固定在表面上的细胞检测到的信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光流体分选器相关申请的交叉引用本申请要求2014年8月20日提交的美国临时专利申请号62/039,584的优先权，该文通过引用纳入本文。专利技术背景2种衍生自相同培养物、品系、物种、生物体、器官或组织的细胞可能在基因型、表型或基因表达方式上不同。这种细胞之间的属性变化可能是生物上或医学上感兴趣的。因此，用于操作和询问个体细胞的方法现在广泛用于生物医学研究和药物开发。微流体装置已经适用于单细胞操作，因为它们允许流体，例如，细胞培养基通过具有与这些单细胞相当的尺寸的通道和腔室。在微流体装置中，细胞可经追踪、分选、表征、经过治疗、或裂解以收获它们含有的物质。在这些装置中单细胞的其他操作是可能的。对细胞一个接着一个通过微流体装置的通路(例如从贮存储器至分析地点)进行计量在技术上有挑战性，部分是因为细胞粘附。这种现象是一些细胞粘附于相邻表面或互相粘附的趋势。细胞粘附受到单个细胞的细胞壁或血浆膜中粘附蛋白质的控制，并且对于体内组织功能和细胞间相互作用是关键的。然而，在微流体装置中，细胞粘附可能导致细胞不希望地固定在通道和腔室的内表面上。为了检测细胞粘附，这些表面可通过化学治疗或应用微观纹理来钝化。表面钝化可能是昂贵的，并且给定的治疗可能仅在小范围的实验条件下有作用。或者，可通过向细胞施加力或改变其化学环境来逆转细胞在微流体表面上的固定。除非温和进行，这些动作可能扰乱将在下游测量的细胞性质，或者改变待从细胞收获的生物分子的组分。
技术实现思路
本文提供了将多个细胞运输通过流动腔室的方法，其中细胞初始固定在流动腔室的内表面上。所述方法包括：从流动腔室的内表面选择性释放细胞；并且使液体流动通过流动腔室使得释放的细胞随着液体运行，从而运输细胞通过流动腔室。在一些实施方式中，该方法还包括在选择性释放细胞之前，将细胞固定在流动腔室的内表面上。固定细胞可包括施加捕集势(trappingpotential)。选择性释放细胞可包括移去该捕集势。在该方法的一些实施方式中，选择性释放细胞包括施加捕集势。在一些实施方式中，流动腔室的内表面包括电极并且捕集势从电场梯度产生。该捕集势可产生自介电电泳。电极可以是光电导的并且可通过光电镊子(tweezer)提供捕集势。在一些实施方式中，捕集势产生自光场梯度。可通过聚焦激光束、光镊子或全息光镊子来提供这种捕集势。在该方法的一些实施方式中，流动腔室的内表面包括光催化材料，并且选择性释放细胞包括照射该表面。在这些实施方式中，选择性释放细胞也可包括在表面附近诱导pH变化或生成羟基。流动腔室的内表面也可包括含有pH-敏感性或者可与羟基有反应性的试剂的基质层。光催化材料可以是二氧化钛。在该方法的一些实施方式中，细胞是粘附的。在一些实施方式中，细胞是非粘附的。在一些实施方式中，细胞一次释放一个。在一些实施方式中，同时释放多个细胞中的至多2、5或10个细胞。在该方法的一些实施方式中，流动腔室包括出口，该液体流向出口，并且释放的细胞一次一个到达出口。在一些实施方式中，流动腔室包括出口，该液体流向出口，并且至多2、5或10个释放的细胞同时到达出口。在一些实施方式中，流动腔室的内表面是透明的。在一些实施方式中，该方法还包括检测来自固定在流动腔室的内表面上的一个或多个细胞的信号，其中该细胞基于信号从流动腔室的内表面上选择性释放。该信号可反映一个或多个细胞的细胞周期阶段、活力、或细胞类型。该信号可反映一个或多个细胞中的基因表达。专利技术详述I.综述入射到流动腔室，如微流体通道上的光可与液体流联用以计量单个细胞通过腔室。通过下述的机制，光可通过将单个细胞固定在腔室表面上或使它们离开该表面来介导它们在腔室中的迁移。光强度或其他参数的变化可从表面上选择性释放细胞并进入平行移向该表面的流体流中。然后细胞可被运载到下游，其中可一次一个或以所需的分组对它们进行分析或观察。由于施加光的结果，细胞经受的力或化学处理是温和的并且最小化对细胞生理的扰乱。从流动腔室的表面上选择性释放细胞可基于在细胞固定在表面上时从它们检测到的信号。II.定义“计量”是指用于控制物体进入液体流或物体在液体流中悬浮时通过结构的手段。计量可涉及例如物体进入流体流的时间或顺序，物体之间的分离，或在一段时间内通过结构中的点的物体的数量。“固定”是指向物体施加外力，从而限制物体可能作出的运动程度或速率。外力可以是例如，捕集势或流体拖曳力。外力也可以是作用在物体上的回复力、粘附力和/或拉力，如果其锚定于另一个物体，如表面。固定的物体的运动程度或速率可相对于没有外力的情况下中的参数降低。“选择性释放”是指降低、移去或抵消固定特定物体或物体组的外力同时不显著改变固定其他物体的外力。“流动腔室”是指一种结构，其中可留下细胞和液体介质，并且细胞和介质可流动通过。该术语包括微流体通道和腔室、显微流动池、血细胞计数器、以及用于观察和分析细胞的类似结构。“内表面”是指(i)物理上由玻璃或其他固体材料与流动腔室的外部空间分离，并且(ii)与细胞和液体介质接触的流动腔室的表面。“捕集势”是指将物体限制或拉至特定空间区域的力场。当限制到该区域时，该物体被称为“捕集的”。“介电电泳”是指，当介电颗粒位于不均匀电场中时，施加在该颗粒上的力，和由该力导致的任何运动。“光电子镊子”或等同的“OET”是指使用介电电泳操纵介电颗粒的系统。该系统包括多个电极，其中的至少一个是光敏的。当在多个电极中的电极之间施加交流电偏压(a.c.bias)并且光入射到光敏电极上时，可在该多个电极中的电极之间生成非均匀电场。“光阱”是指与聚焦的激光束相关的捕集势。III.方法本专利技术的方法将多个细胞运输通过流动腔室，其中细胞初始固定在流动腔室的内表面上。该方法包括从流动腔室的内表面选择性释放细胞，并且使液体流过流动腔室使得释放的细胞与液体一起运行的步骤。该细胞可初始通过任何可行机制固定在流动腔室内。例如，该细胞可通过表面和细胞上的部分之间的静电、范德华力、疏水性或亲水性相互作用粘贴或粘附在流动腔室的内表面。可由细胞表面上的蛋白质、糖蛋白、糖、或脂质，或其任意组合介导固定。在一些实施方式中，固定可在细胞保留或通过流动腔室并与腔室的表面相互作用时随机发生。如果需要，流动腔室内的特定表面可设置成诱导通过细胞的固定，如用细胞对其有亲和性的化学官能团或纹理。可用于该目的的表面微成像技术综述于，例如，Kane等，Biomaterials20：2363-2376(1999)和El-Ali等，Nature442：403-411(2006)。固定机制可针对某些细胞类型或细胞表面不同有特异性，或者在另一方面可针对许多细胞类型无特异性且通用。该方法可包括在选择性释放细胞之前将该细胞固定在表面上的步骤。该步骤可包括使细胞悬液流动通过流动腔室并且允许发生随机固定，如表面粘贴或粘附。或者，该步骤可包括主动诱导固定。例如，化学物可被导入流动腔室以交联流动腔室和细胞表面上的部分。又例如，可以针对细胞表面的蛋白质的配体或光脉冲的形式向细胞施加外部刺激以加速与细胞粘附相关的生理过程。可使用任意所需过程来固定细胞。细胞可在固定期间浸没到液体介质中并且在选择性释放期间保持浸没并运输通过流动腔室。在一些实施方式中，由于施加捕集势，细胞被初步固定。该势可限制细胞至流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将多个细胞运输通过流动腔室的方法，其中细胞初始固定在所述流动腔室的内表面上，所述方法包括：从所述流动腔室的内表面选择性释放所述细胞，并且使液体流过所述流动腔室，使得释放的细胞与所述液体一起运行，从而将所述细胞运输通过所述流动腔室。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.20 US 62/039,5841.一种将多个细胞运输通过流动腔室的方法，其中细胞初始固定在所述流动腔室的内表面上，所述方法包括：从所述流动腔室的内表面选择性释放所述细胞，并且使液体流过所述流动腔室，使得释放的细胞与所述液体一起运行，从而将所述细胞运输通过所述流动腔室。2.如权利要求1所述的方法，还包括在选择性释放细胞之前，将所述细胞固定在流动腔室的内表面上。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，固定所述细胞包括施加捕集势。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，选择性释放所述细胞包括去除所述捕集势。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选择性释放所述细胞包括施加捕集势。6.如权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述流动腔室的内表面包括电极并且从电场梯度产生捕集势。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述捕集势产生自介电电泳。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电极是光电导的并且通过光电子镊子提供所述捕集势。9.如权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述捕集势产生自光场梯度。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，通过聚焦激光束、光学镊子、或全息光学镊子来提供所述捕集势。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流动腔室的内表面包括光催化材料，并且选择性释放所述细胞包括照射所述表面。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，选择性释放所述细胞还包括在所述表面附近诱导pH变化或生成羟基。...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·Y·楚，P·J·帕特，R·童，
申请(专利权)人：生物辐射实验室股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US